गैस घनत्व कैलकुलेटर क्या है?
यह टूल किसी आदर्श गैस का घनत्व तीन मापने योग्य राशियों — परम दाब (absolute pressure), मोलर द्रव्यमान और परम तापमान — से निकालता है। यह आदर्श गैस नियम के पुनर्व्यवस्थित रूप पर आधारित है और किसी भी गैस के लिए काम करता है — हवा, नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और बाक़ी सभी। परिणाम किलोग्राम प्रति घन मीटर (kg/m³) में दिए जाते हैं, जो संख्यात्मक रूप से ग्राम प्रति लीटर (g/L) के बिल्कुल बराबर होता है।
इसका उपयोग कैसे करें
दाब को पास्कल (Pa) में, मोलर द्रव्यमान को ग्राम प्रति मोल (g/mol) में और तापमान को केल्विन (K) में दर्ज करें। उदाहरण के लिए, मानक वायुमंडलीय दाब 101325 Pa होता है, सूखी हवा का मोलर द्रव्यमान लगभग 28.96 g/mol है, और 0 °C बराबर 273.15 K होता है। घनत्व पाने के लिए कैलकुलेट दबाएँ। °C को K में बदलने के लिए उसमें 273.15 जोड़ें; atm को Pa में बदलने के लिए 101325 से गुणा करें।
सूत्र की व्याख्या
PV = nRT से शुरुआत करते हुए और यह ध्यान में रखते हुए कि n = द्रव्यमान/M तथा घनत्व ρ = द्रव्यमान/V, समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने पर मिलता है:
$$\rho = \frac{\text{Pressure (Pa)} \cdot \dfrac{\text{Molar Mass (g/mol)}}{1000}}{8.314462618 \cdot \text{Temperature (K)}}$$यहाँ \(R = 8.314462618\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) है। चूँकि R में SI इकाइयाँ इस्तेमाल होती हैं, मोलर द्रव्यमान kg/mol में होना चाहिए, इसलिए कैलकुलेटर आपके g/mol इनपुट को आंतरिक रूप से 1000 से भाग देता है। घनत्व दाब और मोलर द्रव्यमान बढ़ने पर बढ़ता है, और तापमान बढ़ने पर घटता है।
हल किया गया उदाहरण
मानक परिस्थितियों में सूखी हवा के लिए: \(P = 101325\ \text{Pa}\), \(M = 28.96\ \text{g/mol} = 0.02896\ \text{kg/mol}\), \(T = 273.15\ \text{K}\)। तब
$$\rho = \frac{101325 \times 0.02896}{8.314462618 \times 273.15} \approx \frac{2934.37}{2271.10} \approx 1.292\ \text{kg/m}^3$$— जो 0 °C पर हवा के सुप्रसिद्ध घनत्व से मेल खाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या kg/m³ बराबर g/L होता है? हाँ। \(1\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/L}\) बिल्कुल सटीक रूप से, इसलिए दोनों परिणामों की संख्या एक जैसी होती है।
तापमान केल्विन में ही क्यों होना चाहिए? आदर्श गैस नियम परम तापमान का उपयोग करता है; °C डालने पर ग़लत (यहाँ तक कि ऋणात्मक) घनत्व आ सकता है।
क्या यह वास्तविक गैसों के लिए सटीक है? मध्यम दाब और तापमान पर यह एक बेहतरीन सन्निकटन (approximation) है। संघनन के निकट या बहुत अधिक दाब पर वास्तविक-गैस सुधार (संपीड्यता गुणांक Z) की ज़रूरत पड़ती है।
